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竹田 武司; 柴田 大受
JAEA-Review 2024-040, 29 Pages, 2024/09
JAEA-Review-2024-040.pdf:1.33MB
日本の第6次エネルギー基本計画では、2050年までのカーボンニュートラルを目指したエネルギー政策の道筋を示すことが重要なテーマとなっている。2030年に向けた日本の原子力研究開発(R&D)への政策対応には、国際連携による2030年までの小型モジュール炉(SMR)技術の実証が盛り込まれている。これを踏まえ、脱炭素化と経済成長を同時に達成するGreen Transformation (GX)の実現に向けて、今後10年を見据えた取組の基本方針が取りまとめられた。海外に目を向けると、米国、カナダ、欧州、中国、ロシアを中心に、重工メーカーやR&D機関のみならずベンチャー企業も含めて、国際的にSMRのR&D活動が活発である。このような状況下で、原子力機関(NEA)の原子力施設安全委員会(CSNI)は、SMRの安全性への影響評価を支援するために、SMRに関する専門家グループ(EGSMR)を招集した。EGSMRの取組として、SMRの導入や研究活動に関する最新情報の収集を主目的とした数回にわたるアンケートへの回答の提出が求められた。これに対して、筆頭著者から、JAEAに加えて日立GEニュークリア・エナジー株式会社、三菱重工業株式会社からの情報に基づき回答した。アンケートに対する日本の回答の多くは、CSNI Technical Opinion Paper No.21 (TOP-21)のベースとなる情報である。本報告書では、整理した公開可能な日本のアンケート回答と付加情報を示し、TOP-21の記載内容の一部を補完した。これにより、EGSMRの活動(2022-2023年)を中心とした日本におけるSMRに関するR&Dの調査結果をまとめた。本報告書は、SMRに関する今後の国際協力の議論や国内外の原子力分野の人材育成に役立てることを目的としている。この中で、日本の革新炉のR&Dの主なトピックスとして、高温ガス炉(HTGR)とナトリウム冷却高速炉(SFR)に関して、実用化に必要な技術と現状のギャップを同定している。また、HTGRと水素製造施設の相互接続に関連して、水素製造施設からの可燃性ガスの漏洩と異常発生が安全性に与える影響等について整理している。
森 隆*; 島田 貴弘*; 甲斐 聡流*; 大谷 章仁*; 山本 智彦; Yan, X.
Proceedings of ASME 2023 Pressure Vessels and Piping Conference (PVP 2023) (Internet), 8 Pages, 2023/07
Experiment of a floating seismic isolation technology for application to small modular reactor (SMR) is conducted on a small-scale apparatus. The SMR is assumed to be located on land rather than offshore, and installed on a newly proposed floating structure in a pool. The floating structure is designed acts to mitigate the propagation of the horizontal component of seismic motion between the ground and the SMR buildings, and to reduce the excitation force on the buildings caused by the vertical wave propagation through water of vertical seismic motion. The floating structure was designed to have a gaseous space called Air Cavity and orifice at the bottom of the structure. Experiment is conducted to verify the effect of the floating structure on reduction to vertical seismic motions. The results demonstrate the effectiveness of the Air Cavity and orifice to reduce response during vertical earthquake motion, and those method is more reduce response than Compared to using only Air Cavity. Thus these method were founds an isolating effect against vertical seismic motion, and it is considered that result in this study will help SMR.
森 隆*; 島田 貴弘*; 甲斐 聡流*; 大谷 章仁*; 山本 智彦; Yan, X.
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 8 Pages, 2023/05
Experiment of a floating seismic isolation technology for application to small modular reactor (SMR) is conducted on a small-scale apparatus. The SMR is assumed to be located on land rather than offshore, and installed on a newly proposed floating structure in a pool. The floating structure is designed acts to mitigate the propagation of the horizontal component of seismic motion between the ground and the SMR buildings, and to reduce the excitation force on the buildings caused by the vertical wave propagation through water of vertical seismic motion. The floating structure was designed to have a gaseous space called Air Cavity at the bottom of the structure. Experiment is conducted to verify the effect of the floating structure on reduction to horizontal and vertical seismic motions. The results demonstrate the effectiveness of the Air Cavity to reduce response during vertical earthquake motion, thus providing an isolating effect against vertical seismic motion. Furthermore, the reduction in response during vertical seismic motion varies with the air volume in the Air Cavity, indicating that the volume modulus of elasticity is an important parameter to determining the seismic reduction performance of the floating structure.
松場 賢一; 篠原 正憲; 豊岡 淳一; 稲葉 良知; 角田 淳弥
エネルギー・資源, 43(4), p.218 - 223, 2022/07
世界的な「脱炭素化」の潮流において、日本は2050年カーボンニュートラルの実現に向けて、原子力を含めたあらゆる選択肢の追求を方針にしている。その有望な選択肢の一つである小型モジュール炉(SMR: Small Modular Reactor)を含む新型炉開発を推進することは、原子力に対する社会要請に応えるうえでも重要である。本稿では、国内外のSMR開発動向を解説するとともに、SMRを含む新型炉開発に係る日本原子力研究開発機構の取組みを紹介し、おわりにSMRを含む新型炉の国内導入に向けた今後の展望を述べる。
上出 英樹
火力原子力発電, 71(11), p.638 - 648, 2020/11
次世代原子炉の開発動向について、原子力機構が開発を進めるナトリウム冷却高速炉を中心に、日本の開発方針、SMRを含む世界の開発状況、原子力機構における技術開発の進展を解説する。
峯尾 英章; 西原 哲夫; 大橋 弘史; 後藤 実; 佐藤 博之; 竹上 弘彰
日本原子力学会誌ATOMO
, 62(9), p.504 - 508, 2020/09
高温ガス炉は、ヘリウムガス冷却,黒鉛減速の熱中性子炉で、優れた固有の安全性を有しており、発電のみならず、水素製造などの多様な熱利用に用いることができる。このため、我が国のみならず、海外においても温室効果ガス削減に有効な技術として期待されている。本稿では、ガスタービン発電や水素製造などの熱利用施設と高温ガス炉で構成される高温ガス炉システムの実用化に向け、原子力機構が取り組んでいる技術開発の最前線を紹介する。
柴田 大受
no journal, ,
高温ガス炉と高速炉について、我が国におけるSMRの開発と導入に向けた方針と状況をIAEAの技術専門家会議で示す。
三原 隆嗣
no journal, ,
The following topics will be explained in the presentation slides. Recent situation of NPPs & Nuclear policy in Japan, Development of the Demonstration Reactor of HTGR & FR, SMR development in private sectors in Japan, R&D of SMR-HTGR in JAEA, R&D of other SMR related features, and Summary.
前田 誠一郎
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の減容、有害度の低減のため、高速炉燃料として、ウラン・プルトニウム混合酸化物燃料にマイナーアクチニド(MA)を数%含有させたMA含有MOX燃料が適用される。MAを含有することによるMOX燃料の物性(融点、熱伝導度等)への影響が体系的に研究され、その影響が軽微であることが判明しつつある。MA含有MOX燃料の原子炉内の照射挙動を把握するため、既に高速実験炉「常陽」において最大5wt%のAmを含むMOX燃料の照射試験が進められ、ペレット組織変化等の貴重な知見が得られている。また、常陽の運転再開後にも様々な照射試験が計画され、これらから得られる照射試験データは燃料挙動解析コードに反映される。また、高速炉の使用済み燃料を起点としてMAリサイクルを実証するため、SmART (Small Amount of Reuse Fuel Test)サイクル計画が進められている。更に、1サイクル当たりのMA変換率向上に貢献するODS鋼を用いた長寿命被覆管材の開発が進んでいる。このように、廃棄物課題を解決する有力な手段して高速炉を用いるための研究開発が着実に進んでいる。
藤井 祥万*; 山野 秀将; 早船 浩樹; 大野 修司
no journal, ,
発電システムにおける熱エネルギー貯蔵(TES)の応用は、変動性再生可能エネルギーや、小型モジュール型原子炉(SMR)からの原子炉熱などの安定した熱源を柔軟な出力に変換できる魅力的な選択肢である。SMRから反応熱をチャージする溶融塩ベースのTESは、Power to Heat to Powerシステムのケーススタディとして考慮され、年次シミュレーションによって実現可能性を調査した。電力スポット価格が高い時期に原子炉熱を安定的に充電し、その熱を放出する熱の充放電運転を模擬するための価格追従モデルを開発した。蒸気タービンの低負荷運転により年間発電量はSMR単独運転に比べ若干低下するが、売電時の電力スポット価格の向上により総収益は増加する。
竹田 武司
no journal, ,
日本の原子力研究開発における政策対応には、国際連携による2030年までの小型モジュール炉(SMR)技術の実証が盛り込まれている。OECD/NEAの原子力施設安全委員会(CSNI)は、SMRの安全性への影響評価を支援するため、2021年6月にEGSMR(SMRに関する専門家グループ)を招集した。このEGSMRの成果物としてCSNI Technical Opinion Paper No. 21(TOP-21)が2023年10月に発行された。本セッションでは、EGSMR参加国へのアンケート調査を基にTOP-21で特定されたSMRの安全性に係る4つの関心領域(規制の調和、横断的な安全課題、実験実施のためのキャンペーン、計算コードの検証と妥当性確認のベンチマーク)とCSNIへの推奨活動を概説する。また、TOP-21のベースとなる情報として、アンケートに対する日本の主な回答を示し、SMRの研究開発を中心とした日本の取り組みを紹介する。
吉田 翔冴*; 中村 いずみ*; 山本 智彦; 森 隆*; 福井 弘久*; 佐藤 栄児*
no journal, ,
高い安全性と経済性を両立する次世代原子炉の一つとして、現在小型原子炉SMR (Small Modular Reactor)の研究開発が進められている。地震大国である日本において、設計標準化を果たすためには、立地ごとに異なる地盤条件に対応できるシステムが必要である。この課題を解決する方策として、浮体免震システムを適用したSMRの検討が行われている。本免震システムは、キャビティとオリフィスを浮体構造物底部に設置する機構であり、鉛直方向の振動を減衰することが期待できる。これらの機構を解析で検証することを目的とし、著者らは鉛直方向の振動減衰対策を施した浮体免震構造の振動応答を評価する解析モデルを構築した。本稿では、構築した解析モデルの概要と、動的応答解析を実施した結果について述べる。
上出 英樹
no journal, ,
近年、米国,カナダ,英国などSMRを中心に新型炉開発の動きが活発となる中、日本においても高速炉開発にかかる戦略ワーキンググループが開催され、平成30年12月に策定された戦略ロードマップの改定が議論された。このような視点を含め、ナトリウム冷却高速炉を中心に、国内外の新型炉開発の動向について紹介する。
坂場 成昭
no journal, ,
原子力機構では1960年代から高温ガス炉の研究開発を進めている。2020年12月に政府は、2050年のカーボンニュートラルを目指したグリーン成長戦略を発表した。グリーン成長戦略では、2050年のカーボンニュートラルに必要となる重要な取組がマイルストーンとともに示された。高温ガス炉は、非発電分野以外での炭酸ガス排出削減に、高温ガス炉で水素を大量製造し活用する等、重要な役割をなすことが期待されている。高温ガス炉により水素を製造するためには、化学プラントである水素製造施設と高温ガス炉に接続技術の確立が必要であり、そのための許認可取得等のプロセスが必要である。原子力機構は、2030年にHTTRを用いて実際に水素を製造するための検討を開始した。本報では、原子力機構における高温ガス炉取組の現状を紹介する。
山本 智彦; Yan, X.; 島田 貴弘*; 茂木 春樹*; 甲斐 聡流*; 大谷 章仁*
no journal, ,
近年の大規模地震を考慮し、大型炉で検討されている積層ゴム等を用いた3次元免震装置をそのままSMR級で採用すればスケールデメリットによってSMRの優位点である経済性を損なう可能性がある。更に、3次元免震装置における上下方向に関する機能は、プラント寿命中に自重を支え続け、かつ、ある瞬間突然発生する地震に対して柔らかく追従しなければならない。これらの要求機能に対し、高い信頼性と優れた経済性が両立できて、実現性の高い免震機構としてSMRに適用する浮体建屋における地震動低減方策の検討について報告する。
柴田 大受
no journal, ,
世界の小型モジュール炉(SMR)開発の動向と原子力機構における取組について講演する。SMRについては、その特徴(安全性,柔軟性,モジュール化,多目的利用等)について解説し、海外における取組として、米,英,カナダ,ポーランド,仏,中,露の状況を示す。また、原子力機構の高温ガス炉,高速炉のSMRに関する取組を紹介する。
堀 雅人
no journal, ,
本講演では、SMRの保障措置に関連する特徴とその課題と取組みについて概説する。また、SMRが軍用の潜水艦や空母の推進力として用いられる場合の保障措置上の扱いについても簡単に触れる。
橋本 直幸*; 磯部 繁人*; 岡 弘*; 林 重成*; 上田 幹人*; 山下 真一郎; 板倉 充洋; 都留 智仁
no journal, ,
原子炉および次世代型エネルギー炉の安全な稼働には、高エネルギー粒子照射環境に十分な耐性を持つ構造材料が必要不可欠であり、従来構造材料として信頼性の高い既存構造材料を基礎に材料開発が行われてきた。材料開発のポイントは、中性子エネルギーによる材料の照射損傷とそれに起因する機械的特性劣化の抑制にある。これまでの基本戦略は、既存構造材料の改良であり、製造工程や熱処理による微細組織の最適化や材料の化学組成の調整で対応してきたが、耐照射性という点で劇的な効果は得られなかった。そこで我々は、弾き出し損傷が起こらないあるいは弾き出し損傷後すぐに回復する材料の創製を目標に掲げ、この挑戦に可能性を感じさせる候補材料として、ハイエントロピー合金: HEA(高濃度固溶体合金: CSA)に着目してきた。HEAについては、最近、材料構成原子の拡散挙動や欠陥形成挙動における特異性および高温での照射損傷に対する優位性についても報告されるようになってきた。本発表では、次世代小型炉に対応した技術である積層造型(AM)法を用い、高温で耐照射性を有する低放射化ハイエントロピー材料(RA-HEAs)の創製を目的に実施した基礎基盤研究の現在までに得られている成果を紹介する。
柴田 大受; 大野 修司; 大橋 弘史
no journal, ,
原子力機構のSFRやHTGRの設計及び経済性評価に関する技術・知見を基にIAEAのCRP「Economic Appraisal of Small Modular Reactor (SMR) Projects; Methodologies and Applications」に参加することとしている。本協力研究では、(1)SFR及びHTGRのコスト評価手法の検討、(2)SFR及びHTGRのコスト評価、(3)プロジェクト報告書作成を実施する予定である。
